LÀN SÓNG XANH TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THÔNG

Điều khiển giao thông bằng tín hiệu đèn : tức là phân chia thời gian cho các luồng xe qua một nút giao thông để giảm bớt hoặc triệu tiêu các xung đột Trong hệ thống điều kiển giao thông

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG

I TỔNG QUAN VỀ NÚT GIAO THÔNG CÓ ĐÈN

TÍN HIỆU VÀ LÀN SÓNG XANH

1 Nút giao thông có đèn điều khiển.

Nút giao thông có đèn điểu khiển sử dụng trong nút giao thông, khi lưu lượng xe qua nút lớn, xung đột gây ra ách tắc giao thông, và được điều khiển bằng tín hiệu đèn giao thông : đèn xanh, đèn đỏ, đèn vang, Tức là tháo gỡ xung dột bằng cách làm lệch pha các xung dột, làm các vị trí của các xe sảy ra ở các thời điểm khác nhau, từ đó nâng cao an toàn, cho nút giao thông và khả năng thông hành của nút giao thông

2 Đèn tín hiệu giao thông là phương tiện để điều khiển giao thông, mỗi màu

có một hiệu lệnh nhất định

Ở Việt Nam quy định các màu như sau :

Màu đỏ : tín hiệu cấm các phương tiện và người qua nút

Màu xanh : tín hiệu xanh cho phép người và xe cộ qua nút

Màu vàng : báo hiệu sắp chuyển tín hiệu xe và người phải dung lại trừ trường hợp các

xe vượt qua vạch dung xe, nháy vàng là tín hiệu cho phép đi nhưng phải chú ý quan sát

3 Điều kiển giao thông bằng tín hiệu đèn.

Điều khiển giao thông bằng tín hiệu đèn : tức là phân chia thời gian cho các luồng xe qua một nút giao thông để giảm bớt hoặc triệu tiêu các xung đột

Trong hệ thống điều kiển giao thông bằng đèn tín hiệu gồm có

- Điều kiển độc lập

- Điều kiển thích nghi

- Điều kiển phối hợp

a Điều kiển độc lập

Các đèn đặt tại các nút không có liên hệ lẫn nhau khi hoạt động Mỗi đèn tại mỗi nút làm việc độc lập Chính vì vậy việc tổ chức điều kiển rất đơn giản , tuy nhiên nó làm

cho dòng xe chạy trên tuyến chính có nhiều nút độc lập bị tổn thất thời gian Thích hợp với trục đường có lưu lượng nhỏ

b Điều kiển phối hợp

Điều kiển đèn tín hiệu giao thông phối hợp có hiệu quả hơn so với điều kiển từng nút giao thông riêng biệt như : nâng cao tốc độ xe chạy, giảm số chỗ xe phải dừng, xe chạy trên tuyến phố nhịp nhàng, làm tang khả năng thông hành của nút Điều kiển phối hợp tạo điều kiện giảm tai nạn giao thông, vì khi đi tới ngã tư xe gặp ngay đèn xanh để vượt qua nên không xảy ra tình huống xe sau đâm vào xe trước, thời gian giữa các xe chạy trong dòng thường không quá 2-3 giây

Trong bài toán điều kiển phối hợp có 2 loại :

- Điều kiển phối hợp đồng bộ

- Điều kiển phối hợp liên hoàn “ làn song xanh “

c Điều kiển thích nghi

Bài toán điều kiển thích nghi tức là nâng cao khả năng thích nghi với dòng xe tưc thời,bằng cách thu các tín hiệu ( xung) do các xe phát ra báo về máy xử lý và cho ra chu kỳthích hợp

Ưu điểm của bài toán điều kiển thích nghi là cách giải quyết được tình trạng ùn tắc giao thông tại nút giao Nó là một phần trong hệ thống giao thông thông minh mà các nước tiến bộ đang nghiên cứu hoàn thiện

4 Điều kiển phối hợp liên hoàn (làn sóng xanh )

Hệ thống này có thể áp dụng khi khoảng cách giữa các ngã tư bất kỳ Chính với đặc điểm này giúp cho hệ thống điều kiển làn song xanh được áp dụng nhiều hơn vì thực

tế đa số các tuyến phố, khoảng cách giữa các nút không đều nhau

Phối hợp các đèn tín hiệu trên đường phố như là hàm của vận tốc Vì vậy hệ thống điều kiển làn sóng xanh có thể chia ra ba trường hợp :

 Với vận tốc xe chạy không đổi theo 1 hay 2 hướng

 Hệ thống với tốc độ xe chạy thay đổi

 Hệ thống với tốc độ xe chạy cưỡng bức

Trong ba trường hợp trên thì hệ thống với tốc độ xe chạy không đổi theo 1 hay 2 hướng là thường gặp hơn cả

II CƠ SỞ VÀ CÁC LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN

1.Cơ sở lý thuyết

Để tính toán bài toán phối hợp điều khiển đèn bằng làn sóng xanh cần phải hiểu một

số khái niệm cơ bản sau :

Băng thời gian : là thời gian đảm bảo cho xe chạy hông ngừng với tốc dộ tính toán

qua tất cả các nút giao thông khi điều kiển phối hợp bằng hệ thống đèn tín hiệu “ Băng thời gian” có trị số càng lớn thì đồ thị lập càng hợp lý vì thỏa mãn cho một hành trình dài Gọi ∆t = tbăng / Tx , trong trường hợp các đoạn đường phố giữa các ngã tư có chiều dài bằng nhau, cũng như xe chạy một chiều thì trị số của “ băng thời gian” bằng thời gian bật đèn xanh Khi đó ta có : tbăng / txanh =1, khi lập đồ thị cho các pha đèn thì phải đảm bảo sao cho tỷ số ∆t >= 0.65

Điểm tách : là mặt cắt của đường phó có xe chạy hai chiều tại đó các dòng xe ngược

chiều gặp nhau và đi ngược chiều nhau

2 Nguyên tắc chung khi thiết kế phối hợp các đèn tín hiệu :

Khi thiết kế phối hợp các đèn tín hiệu điều khiển ta phải ưu tiên cho dòng xe đi thẳng trên hướng chính của hệ liên kết

Nghiên cứu phối hợp các đèn tín hiệu đòi hỏi phải xem xét kỹ lưỡng các điều kiện xe chạy Điều này có nghĩa là để tối ưu hóa chương trình phối hợp các đèn tín hiệu cần phải biết được:

 Lưu lượng và thành phần xe chạy trong dòng

 Tốc độ trung bình của dòng xe

 Sơ đồ tổ chức giao thông

 Thời gian của một chu kỳ đèn và thời gian của pha điều khiển ở một nút giao thông

Tính toán hệ thống điều kiển phối hợp các đèn tín hiệu được tiến hành theo hai giai đoạn

Giai đoạn 1 : xác lập tiêu chuẩn tối ưu hóa chương trình phối hợp đối với hệ thống là linh hoạt nhất , gần giống với điều kiện thực tế nhất

Giai đoạn 2 : thực hiện tối ưu hóa thời gian một chu kì đèn cho mỗi chương trình Chú

ý, khi lựa chọn thời gian cho một chu kỳ đèn cần chọn nút giao thông nào trên cùng một tuyến phức tạp nhất và có lưu lượng x era vào nút lớn nhất

3 Trình tự tính toán bài toán điều khiển đèn bằng “ làn sóng xanh”

Để đạt được mục đích đặt ra, ta cần lựa chọn các thông số của chu kỳ đèn, của tốc độ dòng xe, độ lùi bật đèn xanh giữa các nút… cho phù hợp Đối với dòng xe không thuần bài toán tối ưu là một hàm của rất nhiều yếu tố ( đặc điểm dòng xe, điều kiện đường, ý thức của người dân … ) do đó khi tính toán ta cần lựa chọn thông số nào phùhợp với điều kiện thực tế và quyết định đến quá trình lưu thông của dòng xe

Để tính toán liên kết đèn “ làn sóng xanh” ta thực hiện theo các bước sau :

- Bước 1 : thu thập các số liệu phục vụ cho bài toán

- Bươc 2 : xác định chu kỳ đèn tại nút trên tuyến thiết kế

- Bước 3 : thiết lập bài toán tính toán liên kết các đèn tín hiệu

- Bước 4 : đánh giá hiệu quả của bài toán

Các bước trên là trình tự chung khi ta tiến hành thiết kế điều kiển đèn bằng “ làn sóng xanh” Hiện nay để thực hiện các bước này có rất nhiều phương pháp tùy từng trườnghợp cụ thể

CHƯƠNG II

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRỤC ĐƯỜNG

BÀ TRIỆU

-Phố Bà Triệu là một con phố nằm trong khu phố cổ của Hà Nội Phố Bà Triệu

chạy qua phần đất thuộc các thôn, phường cổ của Thăng Long xưa,vị trí nút giaothuộc thôn Vũ Thạch (Tiểu và Hạ).Phố Bà Triệu được đặt theo tên của người nữ anhhùng dân tộc hồi đầu thế kỷ thứ III Bà có tên là Triệu Trinh Nương hay Triệu ThịTrinh Bà là em gái Triệu Quốc Đạt, một hào trưởng lớn ở miền núi Quan Yên, quậnCửu Chân (Thanh Hóa)

Thời Thăng Long xưa, phố Bà Triệu chạy qua phần đất thuộc các thôn: thôn TôMộc tổng Tiền Túc (vị trí khoảng Hàng Khay-Bà Triệu); các thôn Vũ Thạch (Tiểu vàHạ) (khoảng đầu phố, từ Hàng Khay đến Lý Thường Kiệt), thôn Thuần Mỹ (khoảngThợ Nhuộm-Trần Hưng Đạo), thôn Hồi Thuần (sau nhập với Thuần Mỹ thành thônHồi Mỹ, nay là khoảng giữa phố Trần Quốc Toản và Nguyễn Du), thôn Long Hồ (tức

Vệ Hồ Giao, nay là khoảng cuối phố Bà Triệu-Đại Cồ Việt), là các thôn thuộc tổng TảNghiêm; và thôn Thái Giao (tức Thể Giao, nay là khoảng giữa phố Tuệ Tĩnh và LêĐại Hành) thuộc tổng Tiền Nghiêm

Trước đây, phần phía Bắc phố còn có tên là Hàng Giò Quãng ngã tư TrầnHưng Đạo tới Nguyễn Du có tên là Hàng Kèn, có một cái dốc gọi là dốc Hàng Kèn, làdấu vết tường lũy phía Đông của phủ chúa Trịnh cũ

Đến thời Pháp thuộc phố này tách làm hai: phần đầu từ Hàng Khay đếnNguyễn Du mang tên Gia Long, phần từ Nguyễn Du tới Đại Cồ Việt mang tên Lê Lợi

Sau 1945, phố Gia Long đổi thành phố Mai Hắc Đế, phố Lê Lợi đổi thành phố

-Các tuyến phố cắt ngang: phố Hàng Khay, phố Hai Bà Trưng ,phố Lý Thường

Kiệt, phố Trần Hưng Đạo, phố Lê Văn Hưu,phố Hàm Long, phố Đoàn Trần Nghiệp,phố Thái Phiên

- Các tuyến xe buýt đi qua:

Tuyến 31 (hết phố)

Tuyến 08 (đoạn từ cuối Lê Thái Tổ đến chỗ cắt Thái Phiên - Lê Đại Hành)

Tuyến 35 (đoạn từ cắt Trần Hưng Đạo)

Tuyến 38 (đoạn từ cắt Trần Nhân Tông đến chỗ cắt Thái Phiên - Lê Đại Hành

-Các ngành hàng chính:

Chuyên bán các sản phẩm xe máy cao cấp, hàng điện tử, nhà hàng, thời trang,siêu thị VinCom Đặc biệt ở đây có món đặc sản lạc rang húng lìu khá nổi tiếng…

-Tuyến phố Bà Triệu là một trong số những tuyến phố trọng điểm của Hà Nội, tập trung lượng phương tiện tham gia giao thông lớn đi vào nội thành Hà Nội từ cầu Chương Dương và ngược lại, tuy nhiên tuyến phố đang bị giao căt với nhiều tuyến đường khác, gây cản trở việc lưu thông trên tuyến Tại các nút giao thông trên tuyến, các phương tiện thường xuyên phải dừng chờ đèn đỏ, chiều dài hàng chờ lớn, gây tổn thất thời gian, do các chưa có sự phối hợp các đèn điều khiển trên tuyến cũng như là thời gian đèn xanh ít, trung bình khoảng 23 giây

-Tuyến phố Bà Triệu được bố trí làm 2 làn xe, bề rộng tương đối lớn vào khoảng 15, mặt đường nhựa tương đối tốt, ít ổ gà bong chóc, vỉa hè được lát gạch thoát nước tốt, rãnh thoát nước hai bên đường không có nước ứ đọng.

CHƯƠNG III

TỔ CHỨC ĐIỀU TRA, THU THẬP, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU

I Mục đích của việc điều tra, thu thập, phân tích và xử lý số liệu

Cùng với sự phát triển của dân số, nền kinh tế của nước ta những năm gần đây

đã có những bước phát triển vượt bậc Đời sống người dân ngày một nâng cao, nhucầu đi lại vì thế cũng tăng theo Việc sở hữu những phương tiện cá nhân trong bốicảnh mà giao thông công cộng ở Hà Nội chưa đáp ứng đủ như hiện nay là nhu cầu củarất nhiều gia đình Vì thế, lưu lượng xe ngày một tăng cao, hệ thống giao thông phảichịu sức ép rất lớn; đặc biệt là tại các nút giao cắt giữa các tuyến phố chính, ở đâythường xuyên xảy ra hiện tượng ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm Việc đi trên cáctuyến phố chính gặp nhiều giao cắt phải dừng chờ rất lâu, gây tổn thất thời gian cũngnhư là mang lại cảm giác khó chịu cho người điều kiển phương tiện giao thông Nóđặt ra câu hỏi cho những nhà quản lý, buộc hệ thống giao thông phải có những thayđổi và cải tiến để phù hợp với điều kiện thực tế Để thực hiện được những thay đổi đóthì cần phải tiến hành khảo sát thu thập số liệu và phân tích nó Công việc điều tra, thuthập và xử lý số liệu được thực hiện thực tế tại các nút trong thành phố Hà Nội là điềukiện tốt nhất để các sinh viên K57 chuyên ngành Đường ô tô và đường đô thị trườngĐại học Xây Dựng bước đầu vận dụng kiến thức học được trong môn học kĩ thuậtgiao thông vào điều kiện thực tế, từ đó đưa ra giải pháp để tổ chức phân pha bố trí cácđèn tín hiệu một cách hợp lý

II Phương thức điều tra thu thập số liệu

- Máy quay phim

2 Nội dung và phương pháp đo.

Sơ họa kích thước hình học ngã tư Bà Triệu-Lý Thường Kiệt

2.2 Xác định tốc độ tính toán giữa các nút giao

Sử dụng đồ hồ bấm giây đo thời gian của xe chạy giữa 2 nút, có khoảng cách

2 nút giao xác định được tốc độ xe chạy Tiến hành đo từ 50 đến 100 mẫu giữa 2 nútvào và tiến hành cho toàn bộ tuyến đường Bà Triệu Kết quả xem phụ lục

Bằng cách quan trắc tốc độ, ta có thể lập được biểu đồ đường cong quan hệgiữa tốc độ và tần số tích lũy Từ đó xác định được tốc độ tính toán của dòng xe là tốc

độ đảm bảo 85% xe chạy với tốc độ bằng hoặc thấp hơn trị số đã cho

Sơ đồ phân pha trong nút giao

Chu kỳ đèn trong nút

2.4 Đếm lưu lượng.

Cả nhóm tiến hành quay phim nút giao thông theo các nhánh và tiến hành đếm

xe tại nhà Sau khi xác định được khoảng thời gian đếm xe, các tổ trong nhóm bố trícác tổ viên tiến hành đếm lưu lượng xe tại các vị trí trong nút như đã được nhóm

trưởng phân công (đếm xe đi ra theo các hướng đi thẳng,rẽ trái,rẽ phải) Trong quá

trình đếm, các tổ viên tiến hành ghi lại số liệu vào bảng biểu đã được cả nhóm lập sẵn

2.5 Xác định cường độ bão hòa.

Để xác định cường độ bão hòa, các tổ tiến hành đếm xe theo khoảng thời gianngắn 3s một để vẽ biểu đồ cường độ bão hòa trong 1 chu kì đèn và tiến hành chọn ramột số chu kì đèn ổn định nhất để xác định giá trị cường độ bão hòa

3 Tổ chức đếm xe và xác định tốc độ xe chạy hiện trường

3.1 Tổ chức đếm thử tại hiện trường.

a.Công tác chuẩn bị

Tổ chức họp nhóm, bầu ra các nhóm trưởng, nhóm phó, tổ trưởng Sau đó cảnhóm phân công các tổ viên chuẩn bị dụng cụ phục vụ cho việc đếm xe (thước dây,đồng hồ, máy ảnh, bút chì, biểu mẫu…) Cả nhóm đã thống nhất định ngày 20/3/2016

để ra đếm xe thử.Sau đó, các tổ trưởng cùng nhau ra ngoài thực tế để quan sát hiệntrạng nút

Sau khi tiến hành đo thử hết các nội dung trong yêu cầu của đồ án, cả nhómgặp phải những khó khăn sau:

- Bảng biểu còn có sai sót, thiếu sơ đồ nút, khoảng cách giữa các hàng, các cột

chưa hợp lý

b Họp nhóm, kinh nghiệm rút ra

Nhóm tiến hành họp nhanh để đưa ra những nhận xét, các khó khăn mà từngthành viên gặp phải trong quá trình đếm xe từ đó rút kinh nghiệm cho buổi đếm thực

c.Đo các kích thước hình học của các nút và của cả tuyến Bà Triệu

Sau khi cuộc họp rút kinh nghiệm kết thúc, nhóm trưởng và các tổ trưởng ở lạitiến hành đo đạc, chụp ảnh các kích thước hình học của các nút và kích thước hình học

cả tuyến

3.2 Tiến hành đo để lấy số liệu cho đồ án.

a) Công tác chuẩn bị

Nhóm trưởng tiến hành gặp trực tiếp các tổ trưởng và phân công nhiệm vụ cụthể cho từng tổ Sau đó cùng nhau thiết kế chi tiết lại bảng biểu mẫu cho từng thànhviên theo yêu cầu của thầy trong buổi thông thứ nhất và thống nhất lại với các tổtrưởng giờ có mặt, giờ đo và dụng cụ đo.

b) Tiến hành đo điếm lấy số liệu

Đúng 13h00,Ngày 12-03-2016, các thành viên của nhóm có mặt tại hiện trườngnghe nhóm trưởng và các tổ trưởng phổ biến lại phương pháp đo và nhận biểu ghi cụthể với công việc của mình

14h00 cả nhóm tiến hành xác định tốc độ xe chạy trên toàn tuyến, sử dụng đồ

hồ bấm giây để xác định thời gian xe chạy trong nút, sử dụng thước dây để xác địnhkhoảng cách giữa các nút Công việc tiến hành xác định từ 50 đến 100 mẫu bao gồm

cả xe đạp, xe máy và ô tô trên đường và điền vào biểu mẫu đã có sẵn

Đúng 15h00,xác định xong ,cả nhóm tổng kết nhanh Công tác lấy số liệu ngoàithực tế kết thúc tại đây

13h00 ngày 20/3/2016, các thành viên lại có mặt ở hiện trường nghe phổ biến

để tiến hành quay lại các nút nhằm mục đích xác định chu kì đèn cho các nút

14h00 cả nhóm bắt đầu bấm máy , tiến hành quay trên tất cả các hướng và quaytrong vòng 1h đồng hồ, trên tuyến có 6 nút giao, do không đủ phương tiện nên nhómchia làm 2 lần quay, mỗi lần quay 3 được 3 nút, đến 16h00 cả nhóm quay xong, tổngkết sơ bộ, kết thúc lấy số liệu thực tế tại đây

1 Công tác xử lý số liệu.

Sau khi tập hợp được số liệu ngoài hiện trường, các tổ tập trung xử lý số liệubao gồm các nội dung sau:

1.1 Xử lý số liệu tốc độ xe chạy giữa các nút.

Các tổ trưởng tổng hợp số liệu từ các thành viên của tổ mình trong các bảng như

ở Phụ Lục

Tiến hành tính toán xác định tần suất tích lũy tương ứng với từng dải tốc độ từ

đó vẽ được đồ thị quan hệ vận tốc và tần suất tích lũy

Tiến hành xác định tốc độ V85 trên đồ thị

1.2 Xử lý số liệu lưu lượng xe ra khỏi nút.

Các tổ trưởng tổng hợp số liệu từ các thành viên của tổ mình trong các bảngnhư ở Phụ lục

1.3 Xử lý số liệu cường độ bão hòa.

Xác định cường độ bão hòa theo phương pháp đếm theo mặt cắt dòng xe (Flow profile) bằng cách đếm số lượng xe qua nút trong từng khoảng thời gian ngắn bằng nhau.Thời gian lấy là khoảng 3s Kết quả thu được như trong bảng ở Phụ lục